高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及热喷涂技术领域，具体说是高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 热喷涂，是将熔融状态的喷涂材料，通过高速气流使其雾化喷射在零件表面上，形 成喷涂层的高硬度金属表面加工方法。我们把特殊的工作表面叫"涂层"，把制造涂层的工 作方法叫"热喷涂"，它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
[0003] 在高速气流的作用下，熔融状态的喷涂材料雾化成微细熔滴或高温颗粒，以很高 的飞行速度喷射到经过处理的工件表面，形成牢固的覆盖层，从而使工件表面获得不同硬 度、耐磨、耐腐、耐热、抗氧化、隔热、绝缘、导电、密封、消毒、防微波辐射以及其他各种特殊 物理化学性能。它可以在设备维修中修旧利废，使报废的零部件"起死回生"；也可以在新 产品制造中进行强化和预保护，使其"益寿延年"。因此，热喷涂材料在近数十几年间发展迅 速。
[0004] 然而，随着工件应用领域的多样化，应用环境愈加苛刻，传统的喷涂技术使用的材 料难以满足人们在特殊工作环境下的使用要求。
【发明内容】
[0005] 为了解决传统涂层耐磨性较差，硬度较低等问题，本发明提供高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料及其制备方法。
[0006] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0007] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占57-78份、 Cr占13-20份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.21-0. 98份。
[0008] 将Ni混入纳米涂层中可以提高机械强度。Ni与Fe的合金用来制造机器承受较大 压力、承受冲击和往复负荷部分的零件，如涡轮叶片、曲轴、连杆等。
[0009]Cr涂在工件表面，可以提高工件的耐腐性。
[0010]B是微量合金元素，B与铝合金结合，是有效的中子屏蔽材料。
[0011]WC为黑色六方晶系结晶，呈灰色，为带有金属光泽的粉末。WC质硬、弹性率也大， 可提高纳米涂层硬度。
[0012] 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
[0013] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014] (1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；
[0015] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Fe、Go制得纳米粉 末。
[0016] 本发明的有益效果是：本发明形貌有片状或条状，但分布均匀、颗粒完整具有较好 的组织结构和较好的宏观性能。本发明涂层的硬度达到HRC43,具有一定的硬度和抗磨损 性能，本发明的涂层结合强度、抓附力较高，密度可达8. 33g/cm3,喷涂厚度可达4毫米，致 密度良好为〇. 82。适用于等离子喷涂，可用喷涂钢材有：2Crl3、4Crl3、9Crl8、4Cr5W2VSi、 8Cr3 等。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018] 图1是本发明在扫描电子显微镜下的组织结构及晶体形貌。
【具体实施方式】
[0019] 为了使本发明实现的技术手段和创作特征易于明白了解，下面对本发明进一步阐 述。
[0020] 实施例一
[0021] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占57份、Cr 占13份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.21份。
[0022] 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
[0023] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024] (1)采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；
[0025] (2)将步骤（1)中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Fe、Go制得纳米粉 末。
[0026] 实施例二
[0027] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占62份、Cr 占18份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.34份。
[0028] 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
[0029] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0030] 实施例三
[0031] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占75份、Cr 占17份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.60份。
[0032] 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
[0033] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0034] 实施例四
[0035] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其组分及各组分的质量份数为Ni占78份、Cr 占20份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.98份。
[0036] 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
[0037] 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，同实施例一。
[0038] 参照图1，采用等离子喷涂技术在以20Cr钢为基体的棍类工件上制得Ni-Cr-B-Si 纳米涂层，带有所述涂层的基体与无所述涂层的基体的结合强度、显微硬度、气孔率以及抗 磨粒磨损性能对比实验结果见表1 :
[0039] 表INi-Cr-B-Si纳米涂层与20Cr钢基体的性能对比实验结果：
[0040]
【主权项】
1. 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料，其特征在于：其组分及各组分的质量份数为Ni 占57-78份、Cr占13-20份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0. 21-0. 98份； 所述微量元素为C、Mo、Fe、Go。
2. 高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 先米用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球； (2) 将步骤⑴中制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Fe、Go制得纳米粉末。
【专利摘要】本发明涉及高硬度Ni-Cr-B-Si纳米涂层材料及其制备方法，其组分及各组分的质量百分数为Ni占57-78份、Cr占13-20份、B占11份、Si占11份、WC占1份、微量元素占0.21-0.98份，所述微量元素为C、Mo、Fe、Go，其制备方法为：采用气雾化法制得Ni-Cr-B-Si的纳米球；然后将制得的纳米球采用活性剂保护法混合C、Mo、Fe、Go制得纳米粉末。本发明形貌有片状或条状，但分布均匀、颗粒完整具有较好的组织结构和较好的宏观性能。本发明涂层的硬度达到HRC43，具有一定的硬度和抗磨损性能。
【IPC分类】C22C19-05, B82Y40-00, C23C4-06, B22F9-08
【公开号】CN104846311
【申请号】CN201510233693
【发明人】程敬卿
【申请人】芜湖鼎瀚再制造技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月9日